Nyumbani » Upataji wa Bidhaa » Nishati Mbadala » Betri za Sodiamu-Ion - Mbadala Inayotumika kwa Lithiamu?
Betri za ioni za sodiamu

Betri za Sodiamu-Ion - Mbadala Inayotumika kwa Lithiamu?

Ingawa bei ya betri ya ioni ya lithiamu inashuka tena, riba ya hifadhi ya nishati ya ayoni ya sodiamu (Na-ion) haijapungua. Pamoja na ongezeko la kimataifa la uwezo wa utengenezaji wa seli unaendelea, bado haijafahamika kama teknolojia hii ya kuahidi inaweza kuongeza viwango vya usambazaji na mahitaji. Marija Maisch anaripoti.

Northvolt ilizindua seli 160 za Wh/kg zilizoidhinishwa za ioni ya sodiamu mnamo Novemba 2023 na inasema sasa inafanya kazi kuongeza msururu wa usambazaji wa nyenzo za Na-ion za kiwango cha betri.
Northvolt ilizindua seli 160 za Wh/kg zilizoidhinishwa za ioni ya sodiamu mnamo Novemba 2023 na inasema sasa inafanya kazi kuongeza msururu wa usambazaji wa nyenzo za Na-ion za kiwango cha betri.

Betri za ioni za sodiamu zinapitia kipindi muhimu cha uuzaji kwani tasnia kutoka kwa magari hadi uhifadhi wa nishati huweka dau kubwa kwenye teknolojia. Watengenezaji wa betri zilizoidhinishwa na wapya wanajitahidi kupata kutoka maabara hadi kitambaa na njia mbadala inayofaa ya lithiamu ion. Kwa kiwango cha mwisho cha uhamaji wa umeme na uhifadhi wa stationary, teknolojia mpya lazima itoe faida zilizothibitishwa. Ioni ya sodiamu inaonekana kuwekwa vizuri, ikiwa na usalama wa hali ya juu, gharama za malighafi, na vitambulisho vya mazingira.

Vifaa vya ioni za sodiamu hazihitaji nyenzo muhimu, zinategemea sodiamu nyingi badala ya lithiamu, na hakuna cobalt au nikeli. Wakati bei ya ioni ya lithiamu ilipanda mnamo 2022, huku kukiwa na utabiri wa uhaba wa nyenzo, ioni ya sodiamu ilipendekezwa kama mpinzani na riba inabaki kuwa na nguvu, hata bei ya lithiamu imeanza kushuka tena.

"Kwa sasa tunafuatilia 335.4 GWh ya uwezo wa kuzalisha seli za ioni ya sodiamu hadi 2030, tukionyesha kwamba bado kuna dhamira kubwa kwa teknolojia," alisema Evan Hartley, mchambuzi mkuu katika Benchmark Mineral Intelligence.

Mnamo Mei 2023, mshauri huyo wa London alikuwa amefuatilia GWh 150 hadi 2030.

nafuu

Seli za ioni za sodiamu, zinazozalishwa kwa kiwango cha juu, zinaweza kuwa nafuu kwa 20% hadi 30% kuliko lithiamu ferro/iron-fosfati (LFP), teknolojia kuu ya uhifadhi wa betri, hasa kutokana na gharama nyingi za sodiamu na uchimbaji mdogo na utakaso. Betri za ioni za sodiamu zinaweza kutumia alumini kwa kikusanyaji cha anode badala ya shaba - inayotumika katika ioni ya lithiamu - kupunguza zaidi gharama na hatari za ugavi. Akiba hizo bado zinawezekana, hata hivyo.

"Kabla ya betri za ioni ya sodiamu kutoa changamoto kwa betri za asidi ya risasi na fosfati ya chuma ya lithiamu, wachezaji wa tasnia watahitaji kupunguza gharama ya teknolojia kwa kuboresha utendaji wa kiufundi, kuanzisha minyororo ya ugavi, na kufikia uchumi wa kiwango," alisema Shazan Siddiqi, mchambuzi mkuu wa teknolojia katika kampuni ya utafiti wa soko yenye makao yake makuu nchini Uingereza IDTechEx. "Faida ya gharama ya Na-ion inapatikana tu wakati kiwango cha uzalishaji kinafikia kiwango cha utengenezaji kulinganishwa na seli za betri za ioni za lithiamu. Pia, kushuka zaidi kwa bei ya lithiamu carbonate kunaweza kupunguza faida ya bei ya sodiamu.

Ioni ya sodiamu haiwezekani kuchukua nafasi ya ioni ya lithiamu katika programu zinazotanguliza utendakazi wa juu, na badala yake itatumika kwa uhifadhi wa stationary na magari madogo ya umeme. Wachambuzi wa S&P Global wanatarajia ioni ya lithiamu kusambaza 80% ya soko la betri ifikapo 2030, na 90% ya vifaa hivyo kulingana na LFP. Ioni ya sodiamu inaweza kutengeneza 10% ya soko.

Chaguo sahihi

Watafiti wamezingatia ioni ya sodiamu tangu katikati ya karne ya 20 na maendeleo ya hivi karibuni yanajumuisha uboreshaji wa uwezo wa kuhifadhi na mzunguko wa maisha ya kifaa, pamoja na anode mpya na vifaa vya cathode. Ioni za sodiamu ni kubwa zaidi kuliko wenzao wa lithiamu, kwa hivyo seli za ioni za sodiamu zina voltage ya chini na pia uzito wa chini wa mvuto na ujazo wa nishati.

Msongamano wa nishati ya ioni ya sodiamu kwa sasa ni karibu 130 Wh/kg hadi 160 Wh/kg, lakini unatarajiwa kuwa juu 200 Wh/kg katika siku zijazo, juu ya kikomo cha kinadharia cha vifaa vya LFP. Katika suala la msongamano wa nishati, hata hivyo, betri za ioni za sodiamu zinaweza kuwa na 1 kW/kg, zaidi ya nikeli-manganese-cobalt (NMC) 340W/kg hadi 420 W/kg na LFP ya 175 W/kg hadi 425 W/kg.

Ingawa maisha ya kifaa cha ioni ya sodiamu ya mizunguko 100 hadi 1,000 ni ya chini kuliko LFP, msanidi programu wa India KPIT ameripoti muda wa kuishi na uwezo wa kuhifadhi kwa 80% kwa mizunguko 6,000 - inayotegemea kemia ya seli - kulinganishwa na vifaa vya ioni vya lithiamu.

"Bado hakuna kemia moja inayoshinda ndani ya betri za ioni ya sodiamu," alisema Siddiqi wa IDTechEx. "Juhudi nyingi za R&D zinafanywa ili kupata nyenzo kamilifu ya anode/cathode inayoruhusu kuenea zaidi ya hatua ya maabara."

Ulinganisho wa kemia tofauti za seli

Akirejelea shirika la sayansi ya usalama la Marekani Underwriter Laboratories, Siddiqi aliongeza kuwa "usanifu wa UL kwa seli za ioni za sodiamu, kwa hivyo, bado uko kwa muda na hii inawafanya OEMs [watengenezaji wa vifaa asilia] kusita kujitolea kwa teknolojia kama hiyo."

Nyeupe ya Prussia, polyanion, na oksidi ya tabaka ni tahini za kathodi zinazoangazia nyenzo za bei nafuu kuliko ioni za lithiamu. Ya kwanza, inayotumiwa na Northvolt na CATL, inapatikana kwa wingi na ya bei nafuu lakini ina msongamano mdogo wa nishati ya ujazo. Kampuni ya Faradion yenye makao yake nchini Uingereza hutumia oksidi iliyotiwa tabaka, ambayo huahidi msongamano mkubwa wa nishati lakini inakabiliwa na kufifia kwa uwezo wake kwa muda. Tiamat ya Ufaransa hutumia polyanion, ambayo ni thabiti zaidi lakini ina vanadium yenye sumu.

"Wengi wa wazalishaji wa seli wanaopanga uwezo wa betri ya ioni ya sodiamu watakuwa wakitumia teknolojia ya cathode ya oksidi," alisema Hartly wa Benchmark. "Kwa kweli, 71% ya bomba la [seli] ni oksidi ya tabaka. Vile vile, 90.8% ya bomba la cathode ya ioni ya sodiamu ni oksidi ya tabaka.

Ingawa cathodi ndio kiendeshaji cha gharama kuu cha ioni ya lithiamu, anode ndio sehemu ya bei ghali zaidi katika betri za ioni za sodiamu. Kaboni ngumu ni chaguo la kawaida kwa anodi ya ioni ya sodiamu lakini uwezo wa uzalishaji uko nyuma ya seli za ioni za sodiamu, na hivyo kuongeza bei. Nyenzo za kaboni ngumu hivi karibuni zimetolewa kutoka kwa vitangulizi mbalimbali kama vile taka za wanyama, tope la maji machafu, glukosi, selulosi, mbao, makaa ya mawe na viambajengo vya petroli. Grafiti ya syntetisk, nyenzo ya kawaida ya anodi ya ioni ya lithiamu, hutegemea karibu vitangulizi viwili vya mwisho. Pamoja na mnyororo wake wa usambazaji unaoendelea, kaboni ngumu ni ghali zaidi kuliko grafiti na inawakilisha mojawapo ya vikwazo muhimu katika uzalishaji wa seli za ioni za sodiamu.

Ikipunguza kwa kiasi gharama za juu, betri za ioni za sodiamu zinaonyesha uwezo bora wa kustahimili halijoto, hasa katika hali ya chini ya sufuri. Wao ni salama zaidi kuliko ioni ya lithiamu, kwani wanaweza kutolewa kwa volts sifuri, kupunguza hatari wakati wa usafiri na utupaji. Betri za ioni za lithiamu huhifadhiwa kwa chaji karibu 30%. Ioni ya sodiamu ina hatari ndogo ya moto, kwa vile elektroliti zake zina sehemu ya juu zaidi ya kumweka - kiwango cha chini cha joto ambacho kemikali inaweza kuyeyuka na kuunda mchanganyiko unaoweza kuwaka na hewa. Kwa kemia zote mbili zilizo na muundo sawa na kanuni za kufanya kazi, ioni ya sodiamu inaweza mara nyingi kutupwa kwenye njia na vifaa vya uzalishaji wa ioni ya lithiamu.

Kwa hakika, kampuni inayoongoza duniani kwa kutengeneza betri CATL inaunganisha ioni ya sodiamu katika miundombinu na bidhaa zake za lithiamu. Betri yake ya kwanza ya ioni ya sodiamu, iliyotolewa mwaka wa 2021, ilikuwa na msongamano wa nishati wa 160 Wh/kg, ikiwa na 200 Wh/kg iliyoahidiwa katika siku zijazo. Mnamo 2023, CATL ilisema kampuni ya kiotomatiki ya China Chery itakuwa ya kwanza kutumia betri zake za ioni ya sodiamu. CATL aliiambia gazeti la pv mwishoni mwa 2023 kwamba imeunda mnyororo wa kimsingi wa tasnia ya betri za ioni za sodiamu na kuanzisha uzalishaji wa wingi. Kiwango cha uzalishaji na usafirishaji kitategemea utekelezaji wa mradi wa mteja, ilisema CATL, na kuongeza kuwa mengi zaidi yanahitajika kufanywa ili kusambaza kwa kiasi kikubwa ioni ya sodiamu kibiashara. "Tunatumai kuwa tasnia nzima itafanya kazi pamoja ili kukuza maendeleo ya betri za ioni za sodiamu," mtengenezaji wa betri alisema.

Malipo kwa sodiamu

Mnamo Januari 2024, kampuni kubwa zaidi ya kutengeneza magari nchini China na msambazaji wa pili kwa ukubwa wa betri, BYD, ilisema imeanza ujenzi wa kiwanda cha betri cha CNY bilioni 10 (dola bilioni 1.4), GWh 30 kwa mwaka kwa mwaka. Matokeo yatawezesha vifaa vya "micromobility". HiNa, iliyotoka katika Chuo cha Sayansi cha Uchina, mnamo Desemba 2022 iliagiza laini ya uzalishaji wa betri ya ioni ya sodiamu ya saa ya gigawati na kutangaza aina ya bidhaa za betri ya Na-ion na mfano wa gari la umeme.

Kampuni ya kutengeneza betri ya Uropa, Northvolt, ilizindua seli za betri za ioni ya sodiamu zenye 160 Wh/kg zilizoidhinishwa mnamo Novemba 2023. Iliundwa kwa kutumia Altris – iliyotoka Chuo Kikuu cha Uppsala, nchini Uswidi – teknolojia hiyo itatumika katika kifaa cha kuhifadhi nishati cha kampuni ya kizazi kijacho. Toleo la sasa la Northvolt linatokana na kemia ya NMC. Katika uzinduzi huo, Wilhelm Löwenhielm, mkurugenzi mkuu wa Northvolt wa maendeleo ya biashara kwa mifumo ya kuhifadhi nishati, alisema kampuni inataka betri ambayo inashindana na LFP kwa kiwango kikubwa. "Baada ya muda, teknolojia inatarajiwa kuzidi LFP kwa kiasi kikubwa katika suala la ushindani wa gharama," alisema.

Northvolt inataka betri ya "plug-and-play" kwa ajili ya kuingia kwa haraka sokoni na kuongeza kasi. "Shughuli muhimu za kuleta teknolojia hii sokoni ni kuongeza mnyororo wa usambazaji wa vifaa vya kiwango cha betri, ambayo Northvolt inafanya hivi sasa, pamoja na washirika," Löwenhielm alisema.

Wachezaji wadogo pia wanafanya bidii yao kuleta teknolojia ya ioni ya sodiamu kwa biashara. Faradion, ambayo ilinunuliwa na kampuni ya India Reliance Industries mnamo 2021, inasema sasa inahamisha muundo wake wa kizazi kijacho kwa uzalishaji. "Tumetengeneza teknolojia mpya ya seli na nyayo zenye msongamano wa juu wa 20% wa nishati, na kuongeza maisha ya mzunguko kwa theluthi moja ikilinganishwa na muundo wetu wa awali wa seli," Afisa Mkuu Mtendaji wa Faradion (CEO) James Quinn alisema.

Seli za kizazi cha kwanza za kampuni zilionyesha msongamano wa nishati wa 160 Wh/kg. Mnamo 2022, Quinn alisema kuwa mpango wa Reliance ulikuwa kujenga kiwanda cha ioni za sodiamu chenye tarakimu mbili za gigawati nchini India. Kwa sasa, inaonekana kwamba mipango hiyo bado iko. Mnamo Agosti 2023, Mwenyekiti wa Reliance Mukesh Ambani aliuambia mkutano wa kila mwaka wa wanahisa kwamba biashara "inalenga katika uuzaji wa haraka wa teknolojia ya betri ya ioni ya sodiamu ... Tutajenga juu ya uongozi wetu wa teknolojia kwa kukuza uzalishaji wa seli za ioni za sodiamu kwa kiwango cha megawati ifikapo 2025 na kukua haraka hadi gigascale baadaye," alisema.

Uzalishaji

Startup Tiamat imesonga mbele katika mipango yake ya kuanza ujenzi wa kiwanda cha uzalishaji cha 5 GWh katika eneo la Hauts-de-Ufaransa la Ufaransa. Mnamo Januari 2024, ilichangisha euro milioni 30 ($ 32.4 milioni) katika usawa na ufadhili wa deni na ikasema kwamba inatarajia kukamilisha ufadhili wa mradi wake wa viwanda katika miezi ijayo, na kuleta jumla ya ufadhili kuwa karibu € 150 milioni. Kampuni hiyo, iliyotokana na Kituo cha Kitaifa cha Ufaransa cha Utafiti wa Kisayansi, hapo awali itatengeneza seli za ioni za sodiamu kwa zana za nguvu na matumizi ya kuhifadhi katika kiwanda chake, "ili kutimiza maagizo ya kwanza ambayo tayari yamepokelewa." Baadaye italenga uzalishaji ulioongezwa wa bidhaa za kizazi cha pili kwa matumizi ya gari la umeme la betri.

Nchini Marekani, wachezaji wa tasnia pia wanaongeza juhudi zao za kibiashara. Mnamo Januari 2024, Acclon Energy ilitangaza uzalishaji wa mfululizo wa moduli na vifurushi vyake vya betri ya ioni ya sodiamu kwa ajili ya uhamaji na matumizi ya hifadhi ya nishati iliyosimama na ilizindua mipango ya kuongeza uzalishaji wake hadi GWh 2 kufikia katikati ya 2024. Wakati huo huo, Natron Energy, iliyotoka katika Chuo Kikuu cha Stanford, ilinuia kuanza kutengeneza kwa wingi betri zake za ioni ya sodiamu mwaka wa 2023. Lengo lake lilikuwa kutengeneza MW 600 za seli za ioni za sodiamu katika kituo cha kuzalisha betri cha Clarios International kinachoondoka cha lithiamu ion Meadowbrook, huko Michigan. Masasisho kuhusu maendeleo yamekuwa machache, hata hivyo.

Fedha

Mnamo Oktoba 2023, Peak Energy iliibuka na ufadhili wa $ 10 milioni na timu ya usimamizi inayojumuisha wasimamizi wa zamani wa Northvolt, Enovix, Tesla na SunPower. Kampuni hiyo ilisema itaagiza awali seli za betri na hilo halikutarajiwa kubadilika hadi mapema 2028. "Unahitaji karibu dola bilioni kwa ajili ya kiwanda kidogo cha gigawati - fikiria chini ya 10 GW," Mkurugenzi Mtendaji wa Peak Energy Landon Mossburg alisema wakati wa uzinduzi. "Kwa hivyo njia ya haraka zaidi ya kufika sokoni ni kujenga mfumo na seli zinazopatikana kutoka kwa wahusika wengine, na Uchina ndio mahali pekee pa kujenga uwezo wa kusafirisha seli za kutosha." Hatimaye, kampuni inatarajia kuhitimu kupata mikopo ya maudhui ya ndani chini ya Sheria ya Kupunguza Mfumuko wa Bei ya Marekani.

Baadhi ya wasambazaji, kama vile KPIT ya India, wameingia kwenye nafasi bila mipango yoyote ya uzalishaji. Biashara ya programu za magari na suluhu za uhandisi ilizindua teknolojia yake ya betri ya ioni ya sodiamu mnamo Desemba 2023 na kuanza utafutaji wa washirika wa utengenezaji. Ravi Pandit, mwenyekiti wa KPIT, alisema kuwa kampuni imeunda anuwai nyingi zenye msongamano wa nishati kuanzia 100 Wh/kg hadi 170 Wh/kg, na uwezekano wa kufikia 220 Wh/kg.

"Tulipoanza kufanya kazi kwenye betri za ioni za sodiamu, matarajio ya awali ya msongamano wa nishati yalikuwa ya chini kabisa," alisema. "Lakini kwa miaka minane iliyopita msongamano wa nishati umekuwa ukiongezeka kwa sababu ya maendeleo ambayo sisi na makampuni mengine tumekuwa tukifanya." Wengine wanatafuta ushirikiano wa usambazaji. Mwaka jana, kikundi cha teknolojia cha Kifini Wärtsilä - mojawapo ya viunganishi vinavyoongoza duniani vya kuhifadhi nishati ya betri - kilisema kuwa kilikuwa kinatafuta ushirikiano au ununuzi unaowezekana katika nyanja hii. Wakati huo, ilikuwa inaelekea kupima teknolojia katika vituo vyake vya utafiti. "Timu yetu inasalia na nia ya kutafuta fursa mpya katika masuala ya teknolojia mbalimbali za kuhifadhi nishati, kama vile kujumuisha betri za ioni ya sodiamu katika suluhu zetu za siku zijazo za uhifadhi wa nishati," alisema Amy Liu, mkurugenzi wa ukuzaji wa suluhisho za kimkakati katika Uhifadhi na Uboreshaji wa Nishati ya Wärtsilä, mnamo Februari 2024.

Fursa ya ukaribu

Kufuatia matangazo mengi ya utayarishaji wa wingi, betri za ioni za sodiamu sasa ziko kwenye mahali pa kutengeneza au kuvunja na maslahi ya wawekezaji yataamua hatima ya teknolojia. Mchanganuo wa soko wa IDTechEx, uliofanywa mnamo Novemba 2023, unapendekeza ukuaji unaotarajiwa wa angalau 40 GWh ifikapo 2030, na GWh 100 za ziada za uwezo wa utengenezaji zinategemea mafanikio ya soko ifikapo 2025.

"Makadirio haya yanachukua ukuaji unaokuja katika sekta ya [betri ya ioni ya sodiamu], ambayo inategemea kujitolea kibiashara katika miaka michache ijayo," alisema Siddiqi.

Ioni ya sodiamu inaweza kutoa fursa nyingine kwa minyororo ya usambazaji wa nishati safi karibu na ufuo, na malighafi inayohitajika inapatikana kwa urahisi kote ulimwenguni. Inaonekana kwamba treni tayari imeondoka kwenye kituo, hata hivyo.

"Kama ilivyo katika hatua za mwanzo za soko la betri za lithiamu, kikwazo kikuu kwa tasnia ya kimataifa itakuwa utawala wa China," alisema Hartley wa Benchmark. "Kufikia 2023, 99.4% ya uwezo wa seli ya ioni ya sodiamu ilikuwa nchini Uchina na takwimu hii inatabiriwa tu kushuka hadi 90.6% ifikapo 2030. Kama sera ya Ulaya na Amerika Kaskazini inavyotaka kuhamisha minyororo ya usambazaji wa betri ya lithiamu ioni mbali na Uchina, kwa sababu ya kutegemea uzalishaji wake wa ndani, vivyo hivyo mabadiliko yatahitajika katika soko la usambazaji wa sodiamu."

Maoni na maoni yaliyotolewa katika makala haya ni ya mwandishi mwenyewe, na si lazima yaakisi yale yanayoshikiliwa na gazeti la pv.

Maudhui haya yanalindwa na hakimiliki na huenda yasitumike tena. Ikiwa ungependa kushirikiana nasi na ungependa kutumia tena baadhi ya maudhui yetu, tafadhali wasiliana na: editors@pv-magazine.com.

Chanzo kutoka gazeti la pv

Kanusho: Maelezo yaliyoelezwa hapo juu yametolewa na pv-magazine.com bila ya Chovm.com. Chovm.com haitoi uwakilishi na dhamana kuhusu ubora na uaminifu wa muuzaji na bidhaa.

Kuondoka maoni

Anwani yako ya barua si kuchapishwa. Mashamba required ni alama *